Quantenphysik Flashcards
Was ist der Photoeffekt ?
Der Photoeffekt ist ein physikalischer Vorgang, bei dem Elektronen mit Licht wechselwirken.
- Atome oder Moleküle enthalten gebundene Elektronen.Trifft Licht auf Moleküle oder einzelne Atome, ist es unter bestimmten Voraussetzungen möglich, dass die Elektronen mit dem Licht (Photonen) wechselwirken. Diese Energie wird vom Elektron aufgenommen.
Die Mindestenergie, die die Elektronen aufnehmen müssen, ist ihre Bindungsenergie.
Erst dann kann sich das Elektron aus dem Atom oder Metall herauslösen. Die herausgelösten Elektronen sind als Strom messbar.
Was ist das plancksche Wirkungsquantum ?
(Eine Naturkonstante in der Quantenmechanik)
Sie beschreibt, für jedes harmonisch schwingendes System, das konstante Verhältnis von Frequenz und kleinstmöglicher zugehöriger Energie im Sytstem.
Wovon ist der Photoeffekt abhängig ?
Ob überhaupt Photoeffekt an einer bestimmten Oberfläche stattfindet oder nicht, hängt von der Wellenlänge (bzw. Frequenz) der auftreffenden Strahlung ab.
- Beim Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes der Wellenlänge ist auch bei gesteigerter Intensität der Strahlung kein Photoeffekt zu erwarten.
Was ist der Welle-Teilchen-Dualismus ?
Dass Teilchen der Quantentheorie sowohl Wellen- als auch Teilcheneigenschaften zeigen.
Was ist die de Broglie-Wellenlänge ?
- Die de-BROGLIE-Wellenlänge ist eine Übertragung von Eigenschaften von Photonen auf Objekte mit Ruhemasse, z.B. Elektronen
- Sie besitzt sowohl Teilchen- als Welleneigenschaften
- Beschreibt die Wellenlänge von Materiewellen
Was sind Röntgenstrahlung ?
Als RÖNTGEN-Strahlung bezeichnet man elektromagnetische Strahlung.
Wie entstehen Röntgenstrahlungen ?
RÖNTGEN-Strahlung entsteht dann, wenn Elektronen mit großer Geschwindigkeit auf eine Anode aus Metall treffen.
- Die Elektronen treten in das Anodenmaterial ein und werden dort abgebremst. Dabei wird elektromagnetische Strahlung abgegeben.
Was beschreibt ein Röntgenspektrum ?
- Im kontinuierlichen Röntgenspektrum können charakteristische Linien identifiziert werden, die sog. charakteristische Röntgenstrahlung.
- Ursache sind Übergänge von Elektronen zwischen spezifischen energetischen Elektronenschalen (K-Schale, L-Schale, M-Schale,…)
Der Aufbau einer Röntgen-Röhre
- Glaskolben enthält eine zwei Elektroden:
Kathode und Elektrode - Wird die Glühkathode elektrisch beheizt, so treten aus ihr Elektronen aus
- Der (Richtungs-)Zylinder sorgt dafür, dass sich die Elektronen nur in Richtung der Anode bewegen können
- Die positiv geladene Anode ist das Ziel der beschleunigten Elektronen. In ihr wird die Röntgenstrahlung ausgelöst
- Durch den Aufprall der energiereichen Elektronen wird Anode stark aufgeheizt. Die Kühlung verhindert eine Überhitzung
- Die Heizspannung U bewirkt eine Spannung durch die Glühwendel
- Die Beschleunigungsspannung sorgt für die Beschleunigung der Elektronen von der Kathode zur Anode
- Durch die Glühemission treten Elektronen aus der Kathode und bilden eine Raumladungswolke um die Kathode.
- Die auf die Anode auftreffenden, schnellen Elektronen lösen elektromagnetische Strahlungen aus (Röntgenstrahlung).
Was ist die Bremsstrahlung ?
bzw. kontinuierliche Strahlung
In der Anode der Röntgenröhre werden die auftreffenden schnellen Elektronen stark abgebremst. Dabei entsteht die Bremsstrahlung.
- Die Bewegungsenergie der Elektronen, die auf die Anode auftreffen, wird beim Abbremsen teilweise oder ganz auf Photonen übertragen. Diese verlassen als “Röntgenstrahlung” kontinuierlich verteilter Energie die Röhre.
- Beschleunigte Ladungen emittieren elektromagnetische Strahlungen.
- Die Elektronen geben dabei unterschiedlich große Anteile ihrer kinetischen Energie ab.
- Die Bremsstrahlung ist eine Art von Röntgenstrahlung.
Was ist die Charakteristische Strahlung ?
Auf die Anode auftreffende Elektronen entfernen auch kernnahe Elektronen aus den Atomen des Anodenmaterials. Auf freie Energieniveaus werden die diskreten Energiedifferenzen zwischen den Niveaus als Photonen emittiert.
Es entsteht ein Linienspektrum, das für das Anodenmaterial charakteristisch ist.
- Es lösen sich Elektronen aus den niedrigen Energieniveaus der Atome. An deren Stelle treten Elektronen aus höheren Niveaus. Dabei wird eine Strahlung emittiert, deren Energie mit der Differenz der Energieniveaus übereinstimmt.
Was ist der Compton-Effekt ?
Unter dem Compton-Effekt versteht man die Streuung von Photonen an einem freien bzw. schwach gebundenen Elektron.
Beim Stoß von Photonen mit Elektronen werden wie bei einem elastischen Stoß Energie und Impuls übertragen. Nach dem Stoß haben die Photonen deshalb eine größere Wellenlänge.
Was ist die Drehkristallmethode ?
- Die Drehkristallmethode nutzt die Bragg
- Zur Wellenlängenbestimmung nutzt man die Drehkristallmethode.
-Gleichung bei der Reflexion von Röntgenstrahlung an Netzebenen eines Kristalls.
-Wellen, die an hintereinander liegenden Netzebenen reflektiert werden, verstärken sich, wenn der Gangunterschied ein Vielfaches der Wellenlänge ist und wenn außerdem die Winkel gleich groß sind.
